JP6321930B2 - フューズ部品及びこれを組み込んだ電動モータ - Google Patents

Description

電動モータのような、一つの形態のエネルギを他の形態のエネルギに変換するための回転装置は、一般に固定子と回転子とを備える。例えば、ブラシ付き電動モータにおいては、回転子は、回転子コアに取り付けられた回転子軸と整流子とを含むことができる。界磁コイルのような磁性部品が、回転子コア上に搭載され、電気的に整流子と接続される。整流子に接触するように構成された電気ブラシは、回転子上の磁性部品に電力を供給し、該回転子を回転させることができる。

多くの回転装置は、過剰な電流がモータを損傷させるのを防ぐための過電流保護用の部品又は回路（以後、「部品」と総称する）、例えばフューズを含む。モータ内の電流量が高すぎる場合には、過電流保護用の部品がモータ内の回路を遮断して電力を切断することにより、モータが加熱し、潜在的な発火の可能性を防止する。しかしながら、回路保護装置は高価であることが多く、そのため、モータの価格が高くなる。加えて、電動モータ内に過電流保護用の部品を搭載し、或いは組み込むための十分な空間を見つけることは困難な可能性がある。

従って、電動モータに使用することができる、より小さく低価格な回路保護用部品が必要とされている。

幾つかの実施形態は、回転装置に過電流保護をもたらすための、より小さく低価格なフューズ部品に向けられており、該回転装置において、フューズ部品は、所定の閾値を超える電流に遭遇したときに破断又は溶融するように構成されている。

幾つかの実施形態において、回転装置は電動モータであり、フューズ部品がその一部となるように構成される。電動モータは、固定子、該固定子内で回転するように構成された回転子、及び該固定子に塔載された回路基板を含む。回路基板は、回転子に電流を伝達するための回路を含む。フューズ部品は、回路基板上に取り付けられ、該回路に直列に接続することができる。

フューズ部品は、フューズ部分と、該フューズ部分の少なくとも一部を取り囲む絶縁性の外殻とを含むことができる。幾つかの実施形態において、フューズ部分は、直線状或いは湾曲状のワイヤとすることができる。他の実施形態においては、フューズ部分は、複数の同軸ループ状のワイヤからなる螺旋体である。同軸ループは、ほぼ円形に構成することができる。幾つかの実施形態において、螺旋形状のフューズ部分は、内側螺旋状部分と外側螺旋状部分とを含むことができる。

フューズ部分のワイヤは、銅又はアルミニウムのワイヤ、或いは亜鉛、銀又は幾つかの合金のような、フューズ要素を構成するのに適した他の材料から製造することができる。幾つかの実施形態においては、フューズ部分のワイヤは、銅被覆アルミニウムワイヤとすることができる。ワイヤは、アルミニウムに対する銅の割合が２０％から４０％の間になるように構成することができる。ワイヤは、ほぼ円形の断面を持つことができる。

幾つかの実施形態において、外殻は、ベークライト、セラミック、又はガラスのような、絶縁性の材料から製造することができる。外殻は、ほぼ円筒形とすることができる。

フューズ部分はさらに、外殻の一又はそれ以上の開口端部に嵌合された複数のプラグ又は末端部品を含むことができる。幾つかの実施形態において、この末端部品は、外殻の開口端部内に嵌合するように構成されたほぼ円形又は切頭円錐形のプラグ部分を含む。末端部品を用いて、外気温又は他の環境要因からフューズ部分を保護するために、外殻の開口端部をシール又は塞ぐことができる。

幾つかの実施形態において、末端部品は導電性であり、フューズ部分のワイヤ端部に接続される。他の実施形態において、末端部品は、電気絶縁性であり、フューズ部分のワイヤ端部が末端部品を通過できるように構成することができる。

幾つかの実施形態において、フューズ部品はさらに、フェライト又は磁性コアを含むことができる。これによって、フューズ部品が、回転装置のＥＭＩを濾波するためのインダクタとしても機能できるようにすることができる。

幾つかの実施形態において、フューズ部品の電流の許容閾値は、螺旋形状のワイヤループの数を変えるか、或いは、ワイヤの直径又は断面積を変えることにより達成することができる。

幾つかの実施形態において、フューズ部品は、回転装置内に搭載することができる。他の実施形態において、フューズ部品は、回転装置の外側に、例えば、回転装置の速度を調整するのに使用されている抵抗調整機構の一部として搭載することができる。

図面は、実施形態の設計及び実用性を例示するものであり、類似する要素には共通の参照番号が付されている。これらの図面は、必ずしも縮尺通りに描かれたものではない。上述の又はその他の利点或いは目的がどのように達成されるかを、より良く理解できるようにするために、添付図面に示される実施形態をより具体的に説明する。これらの図面は、例示的な実施形態のみを示すものであり、従って、これらが請求の範囲を限定するものと考えるべきではない。

幾つかの実施形態に使用することができる送風機組立体を示す図である。 幾つかの実施形態に使用することができる電動モータを示す図である。 幾つかの実施形態に使用することができる電動モータを示す図である。 幾つかの実施形態による、電動モータの概略図である。 幾つかの実施形態による、フューズ部品を示す図である。 幾つかの実施形態による、複数の末端部品を有するフューズ部品を示す図である。 幾つかの実施形態による、複数の末端部品を有するフューズ部品を示す図である。 幾つかの実施形態による、代替的なフューズ部品形状を示す図である。 幾つかの実施形態による、代替的なフューズ部品形状を示す図である。 幾つかの実施形態による、代替的なフューズ部品形状を示す図である。 幾つかの実施形態による、非円形ワイヤループを有する代替的なフューズ部品形状を示す図である。 幾つかの実施形態による、非円形ワイヤループを有する代替的なフューズ部品形状を示す図である。 幾つかの実施形態による、一つ以上の螺旋形状部分を有する、代替的なフューズ部品形状を示す図である。 幾つかの実施形態による、一つ以上の螺旋形状部分を有する、代替的なフューズ部品形状を示す図である。 幾つかの実施形態による、非円形ワイヤ断面を有する代替的なフューズ部品形状を示す図である。 幾つかの実施形態による、非円形ワイヤ断面を有する代替的なフューズ部品形状を示す図である。 幾つかの実施形態による、代替的なフューズ部品を示す図である。 幾つかの実施形態に使用することができるモータ回路基板を示す図である。 幾つかの実施形態に使用することができるモータ回路基板を示す図である。 フューズ部品がインダクタとして機能するように構成された幾つかの実施形態による代替的なフューズ部品を示す図である。 幾つかの実施形態による、フューズ部品のためのワイヤを示す図である。 フューズ部品を取り付けるための代替的な実施形態を示す図である。 フューズ部品を取り付けるための代替的な実施形態を示す図である。

以下において、様々な特徴要素が図を参照して説明される。図は縮尺通りに描かれたものではなく、図全体を通して同様の構造又は機能を有する要素は、同様の参照数字で表されている点に留意されたい。また、一又はそれ以上の特定の実施形態において別途明確に記載されるか、一又はそれ以上の特定の請求項に記載されていない限り、図は、図示及び説明の目的で特徴要素の説明を容易にすることを意図するものである点に留意すべきである。図面及び本明細書で記載される様々な実施形態は、様々な他の実施形態を網羅的に示し或いは説明することを意図するものではなく、特許請求の範囲又は本出願に記載された実施形態から当業者に自明な、他の幾つかの実施形態を限定する意図を有するものでもないことに留意すべきである。更に、例示された一つの実施形態が、図示の態様又は利点のすべてを有する必要はない。

特定の実施形態と共に説明されている態様又は利点は、必ずしもその実施形態に限定されるものではなく、そのように例示示されておらず、或いは明示的に説明されていない場合であっても、他の何れの実施形態においても実施することができる。さらに、本明細書全体にわたり、「幾つかの実施形態」又は「他の実施形態」という表現は、ある実施形態に関して説明されている特定の形状、構造、材料、工程、或いは特徴が、少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書の様々な部分を通じて「幾つかの実施形態において」、「一又はそれ以上の実施形態において」、或いは「他の実施形態において」といった表現は、必ずしも同一の実施形態に言及するものではない。

実施形態は、電動モータのための過電流保護用の部品又は回路、或いはフューズ部品又は回路（以後、「フューズ部品」と称する）に向けられている。本明細書において、フューズ部品という用語は、フューズ部品が回路を遮断することなく連続的に通電することができる最大電流を表す定格電流のような高電流、すなわち所定の閾値を超える電流に起因する、電子システムにおける過熱又は他の形態の損傷を防止するように設計されたあらゆる電気部品を指すものとすることができる。本明細書で記載される種々の実施形態が電動モータに言及しているが、以下に説明される様々な態様は、電磁干渉又はノイズを濾波し、発電機のような他の回転装置に過大電流が流れることを防ぐ点において、完全で同等な効果を提供するということに留意すべきである。従って、本明細書における電動モータの言及は、本発明の範囲を電動モータに限定することを意図するものではなく、また、そのように解釈されるべきではない。

幾つかの実施形態において、フューズ部品は、小さい寸法で単純な構造を有するものとすることができ、それによって、材料費の削減が可能になり、取り付け及び設置により柔軟性をもたせることができる。例えば、特定の実施形態によるフューズ部品は、類似の用途で使用されるばねプレート型フューズ部品よりも５０セント安価であることが分っている。フューズ部品は、単一の連続ワイヤを含み、任意選択的には、ワイヤの少なくとも一部を囲む絶縁性の外殻を含むものとしてもよい。幾つかの実施形態において、ワイヤは、複数のほぼ同軸のワイヤループを含む螺旋体として構成される。これらの実施形態におけるフューズ部品は、単一のワイヤから作られた完全に同軸のワイヤループを含むように設計することができるが、その場合でも、螺旋体の両端部における形状は、この完全な同軸ワイヤループ形状から逸脱し、例えばフューズ部品への接続を容易にするための直線状部分を有するものであってもよい点に留意されたい。加えて、許容公差及び緩み、取り扱い、或いは、高温又は振動、その他のような作動条件もまた、フューズ部品をその設計通りの幾何学的形状（例えば同軸）から逸脱する可能性がある。従って、当業者は、少なくともそのような製作上又は製造上の許容誤差、様々な嵌合部分又は組立体内における緩み、取り扱い、作動条件、又はこれらの組み合わせを受け入れるためには、これらのワイヤループが、同軸状ではなくほぼ同軸であることを確実に理解するであろう。

電流又は温度の閾値のような、フューズ部品の一又はそれ以上の特性は、フューズ部品における螺旋部分のループの数を変更すること、及び／又はワイヤの断面積を変更することにより構成することができる。「ループ」という用語の使用は、必ずしも円形形状を意味するものではないことに留意すべきである。むしろ、ワイヤループは、様々な他の形状、例えば、これらに限るものではないが、様々な曲げ半径を有する様々な多角形形状、楕円形、又は他の最適な形状を有することができる。

幾つかの実施形態においては、フューズ部品はさらに、絶縁性外殻囲いの一又はそれ以上の開口端部との間に接続部を形成する一又はそれ以上の末端部品を備える。この末端部品は、絶縁性外殻の開口端部をほぼ覆うか又は密封し、囲まれたワイヤを外部温度又は他の環境の影響から保護するように構成することができる。

幾つかの実施形態において、フューズ部品はさらに、ワイヤ螺旋部分内に取り付けられた磁性コア又はフェライトコアを備え、フューズ部品が、例えば、モータ又は他の近接する外部装置に影響を及ぼす電磁的干渉（ＥＭＩ）又はノイズを濾波するインダクタとしても機能するようにすることもできる。他の実施形態においては、フューズ部品はまた、抵抗調整機構を含み、フューズ部品が、可変抵抗器としても機能するようにすることができる。この場合、これらの実施形態の一部において、フューズ部品は、モータの速度を調整するのに使用することができる。これらの実施形態においては、フューズ部品は、電機子電圧又は界磁電流を変えるように調整し、それによって電機子電圧に比例して、又は電動モータの磁束に逆比例してモータの速度を変えることができる。フューズ部品のワイヤは、銅被覆アルミニウムワイヤ、アルミニウムワイヤ、銅ワイヤ、亜鉛ワイヤ、銀ワイヤ、又はその他のフューズ要素に好適な材料のいずれかを含むことができる。

様々な実施形態が、電動モータを利用するあらゆる用途にも適用可能である。例えば、図１に示されているように、幾つかの実施形態は、電動送風機１０で使用することができる。送風機１０は、羽根車１２又は複数の送風機羽根を駆動するための電動モータ２０を備える。送風機１０は、自動車用冷房用途など、種々の異なる用途で使用することができる。幾つかの実施形態においては、電動モータ２０は、整流器又は電池のようなＤＣ電源から電力を得るＤＣ（直流）モータとすることができる。他の実施形態においては、電動モータ２０は、ＡＣ源から電力を得るＡＣ（交流）モータとすることができる。電動モータ２０は、ブラシ付きモータ又はブラシレスモータのいずれでもよい。図示の目的で、且つ説明を容易にするために、以下に説明する実施形態は、電動モータ２０をブラシ付きモータとして述べることになるが、当業者は、同様の概念を他の形式のモータ（例えば、ブラシレスモータ、永久磁石モータなど）に適用して、実施形態の思想及び範囲から逸脱することなく完全で同等の効果を得ることができることを理解するであろう。

図２Ａ及び２Ｂは、幾つかの実施形態に使用することができる電動モータ２０を示す。図２Ａ及び２Ｂに示されているように、電動モータ２０は、固定子２１及び回転子２４を備えるブラシ付きＤＣモータである。回転子２４は、固定子２１内で回転するように構成されているが、他の実施形態においては、回転子を、固定子によって部分的に覆うか、固定子の外側で回転するように構成することができる。他の実施形態においては、固定子２１は、開口端部を有し、該開口端部に端部カバー２９を嵌合させることができる。

幾つかの実施形態において、回転子２１は外殻２２を備えることができる。外殻２２の一方の端部部は、回転子２４を固定子２１内に設置できるように開口することができる。複数の磁性部品２３を外殻２２の内部に取り付けることができる。幾つかの実施形態においては、磁性部品２３は、一又はそれ以上の永久磁石、一又はそれ以上の電磁石、一又はそれ以上の強磁性体、磁界に曝されたときに磁化されやすい好適な磁化率を有する一又はそれ以上の反磁性体部品、或いは、磁界を生成するための他のいずれかの手段を含むことができる。磁性部品２３はまた、他の位置又は他の手段により、固定子２１に取り付けることができる。

例示の実施形態の一部において、回転子２４は、回転子軸２５に取り付けられた回転子コア２６及び整流子２７を備える。複数の磁性部品２８は、コア２６に搭載するか又は取り付けることができる。幾つかの実施形態においては、磁性部品２８は、界磁コイル又は巻線を含むことができる。磁性部品２８は、整流子２７に電気的に接続され、電力が、整流子２７を介して磁性部品２８に伝達されるようにすることができる。

端部カバー２９は、外殻２２の開口端部と嵌合するように構成することができ、一又はそれ以上の軸受１９、スリーブ、又は、可動部分と固定部分との間に機械的カップリング（例えば、軸受表面）を提供する他のいずれかの手段を含んで、回転子２４に接続された回転子軸２５が、端部カバー２９を貫通して、それによってモータ２０からの出力が、伝達機構介して羽根車、車軸、滑車、又は歯車などのような外部装置へ直接的又は間接的に伝達されるようにすることができる。

幾つかの実施形態において、回路基板３０は、端部カバー２９に取り付けることができる。他の実施形態においては、回路基板３０は、固定子２１か、又は電動モータ２０の他の固定部分に搭載することができる。回路基板３０は、第２表面３２とは反対側にあって、回転子コア２６に面する第１表面３１を有する。幾つかの実施形態において、複数の電気ブラシ３３が回路基板３０の第１表面に取り付けられる。複数の電気ブラシ３３は、複数のブラシホルダー３４内に配置することができる。ブラシホルダー３４は、電気ブラシ３３を所定位置に保持するための何らかの形式のブラケット、スロット、又は他の構造部品を備えることができる。

幾つかの実施形態においては、モータ２０の電気ブラシ３３は、モータの作動時に電気ブラシ３３の端部が整流子２７と滑り接触できるように放射状パターンで配置することができ、電力をブラシ３３から整流子２７を通って回転子コア２６上の複数の磁性部品２８に伝達できるようにする。

加えて、回路基板３０はまた、複数のインダクタ３５を備えることができる。例えば、例示した実施形態は、２つのインダクタ３５を備える。これらの実施形態においては、２つのインダクタ３５は、互いにほぼ平行に、回路基板３０の表面３１の両側に各々がブラシ３３の対の間に位置するように配置される。インダクタ３５は、電動モータ２０のチョークとして機能し、ＥＭＩフィルタとして作用しながらストール保護を提供することができる。

回路基板３０の第２表面は、ブラシ３３及び接続端子３７の一又はそれ以上に直列に接続された一又はそれ以上のフューズ部品を備えることができる。接続端子３７は、コネクタを介して外部電源（図示されていない）、例えば、バッテリー、整流器、他の電源に接続され、ブラシ３３を通じて整流子２７及び回転子２４の磁性部品２８に電力を供給することができる。他の実施形態においては、フューズ部品３６は、回路基板３０の第２表面３２上に搭載されるとは限らないことが理解されるであろう。例えば、幾つかの実施形態においては、フューズ部品３６は、代わりに、回路基板３０の第１表面３１の上に、又はモータ２０の他のいずれかの部分上に、或いは、モータ２０の外部に搭載することができる。

図２Ｃは、モータ２０の概略図を示している。図示されるように、フューズ部品３６は、回転子２４の電子部品に直列に接続されて、フューズ部品３６の破断又は遮断により電流が回転子２４に到達するのを防止するようにする。

図３Ａは、幾つかの実施形態によるフューズ部分３８を含むフューズ部品３６を示す。幾つかの実施形態においては、フューズ部分３８は、銅ワイヤ又はアルミニウムワイヤから作ることができる。他の実施形態においては、鉛、錫、ビスマス、カドミウム、亜鉛又は銀のような他の材料を使用することができる。モータ２０の作動中に、フューズ部分３８を通る電流が閾値を超えた場合には、フューズ部分３８が、破損、溶融、その他によりモータ２０への電力伝達を遮断し、モータ２０が、場合によっては加熱、発火、又は高電流による他の種類の損傷が発生するのを防止する。

幾つかの実施形態において、フューズ部分３８は、単一の連続ワイヤを含む。ワイヤは、円形断面を有することができる。図３に示されているように、幾つかの実施形態においては、フューズ部分３８は、螺旋形状部分又は渦巻き形状部分４１（以下、螺旋部分と称する）と端子４２とを備える。螺旋部分４１は、一連の連結された同軸ワイヤループ４４を含むことができる。図示の実施形態においては、ワイヤループ４４はほぼ円形である。２つの端子４２が螺旋部分４１の両端部に配置され、これらの端子４２は、螺旋部分４１の軸線に平行に外向きに延びることができる。

幾つかの実施形態においては、フューズ部品３６はまた、外殻３９を備える。外殻３６は、ベークライト、セラミック、ガラス、その他の形式の絶縁材料から形成することができる。外殻３９の材料は、フューズ部分３８の何らかの溶融又は破断によって、モータ２０の他の部品が損傷を受けるのを防ぐため、高耐熱性又は難燃性であることが好ましい。外殻３９は、ほぼ円形で、フューズ部分３８と同軸方向に配置され、フューズ部分３８を包むことができるようになる。

図３Ｂ〜Ｃは、一対の末端部品４５をさらに含む幾つかの実施形態によるフューズ部品を示しており、末端部品４５は、プラグ、シール、又は外殻３９の開口端部に嵌合するように形成できる他のタイプの部品とすることができる。幾つかの実施形態においては、末端部品４５は、外殻３９に嵌合されたときに、外殻３９の開口端部を塞ぎ、密封し、或いは覆って、外殻３９内のフューズ部分３８の温度が、外部環境の影響を受けるのを防ぎ、フューズ部品の信頼性を高めるように構成される。幾つかの実施形態においては、末端部品４５は、銅のような導電性素材を含む。他の実施形態においては、末端部品４５は、ベークライト又はセラミックのような高耐熱性又は難燃性の絶縁材料を含む。

末端部品４５の各々は、末端部分４７と、該末端部分４７の端部から延びるプラグ部分４６とを含むことができる。幾つかの実施形態においては、末端部分４７は、ほぼ円筒形である。幾つかの実施形態においては、各々の末端部品は、さらに貫通穴４９を含む。貫通穴４９は、末端部分４７の中央を通って延びるように構成されて、フューズ部分３８の端子４２が貫通穴４９を通り抜けできるようにすることができる。

幾つかの実施形態において、プラグ部分４６は、末端部分４７の一方の端部から外向きに放射状に延び、さらに反対側の末端部分４７の他方の端部に向かって延びて、大きな接触面を有するほぼ円筒形又は切頭円錐形のフランジを形成する。他の実施形態においては、末端部品４５のプラグ部分４６は、（その中央を通り抜ける貫通穴４９を保護するため）ほぼ中実の円筒形又は切頭円錐形の形状を有し、ここで接触表面は、円筒体の外表面を含む。プラグ部分４６の接触表面の外径は、外殻３９の開口端部の内径とほぼ同じであるように構成され、末端部品４５が外殻３９の開口端部に挿入されると、該プラグ部分４６が外殻３９の開放端部をほぼ密封又は覆うことができるようになっている。プラグ部分４６は、外殻３９の開口端部を密封又は覆うことができるものである限り、他の形状又は外形で実施できることは理解されるであろう。

幾つかの実施形態において、フューズ部分３８の端子４２は、貫通穴４９を通って嵌合し、端子４２の少なくとも一部が末端部品４５の末端部分４６の内側に位置するように構成されている。末端部品４５が導電性材料で形成されている実施形態においては、端子４２は、末端部分４７の内側に密嵌合するように構成することができる。そのため、フューズ部分３８は、溶接、はんだ、或いは端子４２及び端部４７を回路に取り付ける他の手法で回路に一体化することができる。末端部品４５が絶縁性材料で形成されている他の実施形態においては、端子４２は、貫通穴４９を通り抜けて末端部品４５の外側に達するまで延び、ここで溶接、はんだ、又はそれ以外の方法で回路に取り付けることができる。

図４〜８は、幾つかの実施形態による、フューズ部品のフューズ部分についての代替的形状を示す。

例えば、図４Ａは、複数の接続された同軸ワイヤループ５４を含む螺旋部分５１を備えたフューズ部分５０を示す。端子５２は、螺旋部分５１の両端部に取り付けられ、該螺旋部分の軸線に垂直に反対方向に向かって延びる。幾つかの実施形態において、２つの端子５２は、互いに同一平面内に位置するように構成することができる。例示の実施形態においては、端子５２は、ワイヤループ５４の軸線に垂直であるが、幾つかの実施形態においては、非直角の角度を使用できることは理解される。

図４Ｂは、複数の接続された同軸ワイヤループ６４を含む螺旋部分６１を有するフューズ部分６０を示す。フューズ部品６０の端子６２は、同じ方向に延びて、螺旋部分６２の軸線とほぼ平行であるように構成されており、これらの実施形態においては、２つの端子６２が互いに平行になるようにされている。

図４Ｃは、複数の接続された同軸ワイヤループ７４を含む螺旋部分７１を有するフューズ部品７０を示す。例示の実施形態において、螺旋部分７１の一方の端部の第１端子７２は、ワイヤループ７４の軸線に対し垂直方向に延びる。これらの実施形態においては、この第１端子７２及び第１端子がそこから延びるワイヤループ７４は、同一平面上にあるように構成することができる。螺旋部分７１の反対側の端部に接続された第２端子７３は、螺旋部分７１の中心軸線に沿って又はその近くにおいて螺旋部分７１を通り抜け、螺旋部分７１の他方の端部に達するように構成される。この場合、第２端子７３は、螺旋部分７１の中心軸線に垂直な軸に沿って延びて、「Ｌ」字形状を形成することができる。

図５Ａ及び５Ｂは、それぞれの螺旋形状部分８１及び９１を有し且つ複数の同軸ワイヤループ８４及び９４を含むフューズ部分８０、９０を示す。これらの例示の実施形態において、ワイヤループ８４及び９４は、非円形に構成される。その場合には、様々な幾何学形状を使用することができる。例えば、フューズ部品８０のワイヤループ８４は、ほぼ三角形の形状に構成され、フューズ部品９０のワイヤループ９４は、ほぼ矩形に構成される。当業者は、幾つかの実施形態に従って他の形状も使用可能であることは理解されるであろう。

図６Ａ及び６Ｂは、幾つかの実施形態による、１よりも多い数の螺旋部分を有するフューズ部品１００を示す。フューズ部品１００は、各々が複数の同軸ワイヤループを含む、２つの螺旋部分、すなわち内部螺旋部分１０１と外部螺旋部分１０２とを有する。外部螺旋部分１０２は、内部螺旋部分１０１の上又はその周りに嵌合するように構成することができ、２つの螺旋形状部分が互いにほぼ同軸で、外部螺旋部分１０２の内面が内部螺旋部分１０１の外面に近接又は隣接するようになる。幾つかの実施形態においては、フューズ部品１００は、最初に内部螺旋部分１０１を巻き、続いて外部螺旋部分１０２を巻くことによって形成することができる。

図７Ａ及び７Ｂは、フューズ部品のワイヤ断面が円形でない幾つかの実施形態によるフューズ部品１２０及び１３０を示す。例えば、フューズ部品１２０のワイヤは、図７Ａに示されるように、ほぼ正方形の断面を有し、フューズ部品１３０のワイヤは、図７Ｂに示されるように、ほぼ矩形である。

幾つかの実施形態において、フューズ部品のワイヤの直径又は断面積が大きくなるほど、回路を遮断することなくフューズ部品に流れることができる電流が高くなり、対応するフューズ部品の電流閾値（例えば定格電流値）が高くなる。逆に、ワイヤの直径又は断面積が小さくなることは、フューズ部品を流れることができる電流が少なくなることを意味し、フューズ部品は、より低い電流閾値を有するものとなる。加えて、フューズの螺旋部分におけるコイルの数すなわち巻き数が増加すると、螺旋部分の長さがより長くなることに起因する抵抗の増加のため、フューズ部品を流れることができる電流量が小さくなり、他方、コイルの数すなわち巻き数が減少すると、より多くの電流がフューズ部品を流れることができるようになる。従って、このようにして、フューズ部品のフューズ特性（例えば電流閾値）は、使用されるワイヤの断面積又は直径を変えることによって、又はフューズ部品の螺旋部分におけるコイルの数又は巻き数を変えることによって、或いは、これらの任意の組み合わせによって達成することができる。

図８は、幾つかの他の実施形態によるフューズ部品１４０を示す。上記で示した実施形態とは異なり、フューズ部品１４０は、螺旋部分すなわちコイル部分を含まない。代わりに、フューズ部品１４０は、単一の直線状又は湾曲ワイヤ部分を含む。フューズ部品４０のフューズ特性は、ワイヤ部分の直径又は断面積を変えることにより調節することができる。

本発明の様々な実施形態によるフューズ部品は寸法が小さく、構造が単純であるので、電動モータ上においてフューズ部品の設置位置を柔軟に選択することができるようになる。幾つかの実施形態においては、フューズ部品が同時にインダクタとして機能することができるので、空間利用部分の一層の削減と同時に、設計の一層の単純化が可能になる。例えば、図９Ａ及び９Ｂは、回路基板３０の第１表面３１上におけるフューズ部品３６の異なる配置を示す。図９Ａに示された回路基板３０においては、フューズ部品３６は、インダクタ３５と電気ブラシ３３との間に設置される。図９Ｂにおいては、フューズ部品３６は、隣接する電気ブラシ３３の間に設置される。

図１０は、幾つかの実施形態による、代替の回路基板２００を示す。回路基板２００において、フューズ部品及びインダクタ部品の機能の両方が、単一の電気部品によってもたらすことができる。言い換えれば、フューズ部品２０１が、より高いインダクタ効果を有するように構成されているので、インダクタ部品として機能することができ、これによって別のインダクタ部品（例えば、図２Ａ及び図９Ａ−Ｂに記載の実施形態における、インダクタ３５）が必要でなくなる。

幾つかの実施形態においては、フューズ部品２０１は、螺旋形状フューズ部分２０２と、該螺旋形状フューズ部分２０２の内側すなわち該螺旋形状フューズ部分２０２内に配置された磁性コアすなわちフェライト棒２０３とを含む。これらの実施形態において、螺旋形状フューズ部分２０２は、磁性コア２０３の少なくとも一部を囲み、螺旋形状フューズ部分２０２と磁性コア２０３とがほぼ同軸となるようにすることができる。磁性コア２０３は、螺旋形状フューズ部分２０２内における磁界の強さを強め、それによって、部品２０１のインダクタンスを高めるのに使用することができる。

幾つかの実施形態においては、螺旋形状フューズ部分２０２は、銅ワイヤ、アルミニウムワイヤ、又は本明細書で記載される他の適切な材料を含む。ワイヤの直径又は断面積は、他の場合に別個のインダクタ部品で使用されるものよりも小さくし、フューズ部品２０１がインダクタ部品とフューズ部品の両方の機能を果たすことができるようになる。螺旋部分２０２のワイヤは、螺旋フューズ部分２０２を磁性コア２０３から電気的に絶縁するための絶縁外層又はカプセルを有することができる。

幾つかの実施形態において、フューズ部品２０１はまた、外殻２０５を備えることができる。外殻２０５は、ベークライト、セラミック、ガラス、エポキシ、樹脂、その他の絶縁性材料から形成することができる。螺旋部分２０２は、外殻２０５の内側に嵌合するように構成される。

インダクタ特性は、コイル部分すなわち螺旋部分の巻数に主として依存するものであり、その一方で、フューズのパラメータは、ワイヤの抵抗、溶融温度、長さ、直径又は断面積を変えることによって調整できるので、フューズ部品２０１の特性（例えば、インダクタンス又はフューズ特性）は、螺旋形状フューズ部分２０２のコイル数を変えることによって、又は螺旋形状フューズ部分２０２のワイヤの大きさ（断面積及び／又は直径）を変えることによって、或いは両方を変えることによって調節することができる。フューズ部品とインダクタ部品を単一のフューズ部品に組みこむことにより、製造及び材料費用を削減することができる。これに加えて、又は代替的に、２つの部品の代わりに単一の部品を使用することによって、電動モータの設計又は組立の融通性を増すことができ、電動モータの回路基板上に必要とされる空間を潜在的に節減することができる。

図１１は、幾つかの実施形態によるフューズ部品で使用可能なワイヤ３０１の断面図を示す。ワイヤ３０１は、ワイヤコア３０２と、該ワイヤコア３０２の少なくとも一部を覆う絶縁層３０３とを含む。ワイヤコア３０２は、アルミニウムコア３０４及び銅被覆層３０５を含む、銅被覆アルミニウムワイヤとすることができる。幾つかの実施形態においては、銅被覆３０５の銅とアルミニウムコア３０４のアルミニウムとの割合は、２０％から４０％の間とすることができる。

通常は、銅の導電性及び溶接可能性は、アルミニウムの導電性及び溶接可能性よりも高い。しかしながら、アルミニウムは、一般に銅と比べて軽く、安価である。従って、ワイヤコア３０２において銅被覆アルミニウムワイヤを用いることにより、性能と価格との間の良好な均衡を達成することができる。

幾つかの実施形態において、モータの作動時に、ワイヤ３０１の温度が約７００℃に（アルミニウムの融点は約６６０℃である）達した場合、アルミニウムコア３０４は溶融して、溶融アルミニウム液体を形成することになる。アルミニウムコア３０４からの溶融アルミニウムは、熱膨張により体積が膨張し、銅被覆層３０５を破壊して、銅被覆層３０５の破損部における抵抗値を急激に増大させるようになる可能性がある。これによってその部分での温度がさらに上昇し、銅被覆層３０５の損傷部分が完全に破断して開くことになり、電動モータの回路を遮断し、モータの過熱及び発火の可能性を防止することができる。

上述した送風機組立体１０のような幾つかの用途において、モータ２０は、取り付け構造に固定することができる。幾つかの実施形態においては、送風機組立体１０は、モータ２０が固定又は搭載可能なフレーム（図示せず）を備える。

図１２Ａ−Ｂに示されたように、幾つかの用途においては、モータ２０の速度を調節するために抵抗器５５を使用することができる。例えば、自動車用の冷房においては、送風機の冷房性能を異なる状況に適応させる（例えば、自動車用の冷房に用いられる送風機は、パーキングモードと駆動モードとを有することができ、送風機はそれぞれのモードによって異なる速さで回転する）ために、送風機組立体に抵抗器５５を使用することができる。幾つかの実施形態においては、抵抗器５５は、送風機フレームの一部に搭載され、コネクタ５８を介してモータ２０に接続される。

幾つかの実施形態においては、抵抗器５５は、モータ２０の回転子２４と直列に接続された速度調整用抵抗器５５を含む。図１２Ａに示されるように、モータ２０を通る電流が速度調整用抵抗器５６を通るときには、送風機はより低速で回転する。電流が速度調節用抵抗器５６を通らないときには、送風機はより高速で回転する。

抵抗器５５は更に、速度調整用抵抗器５６と直列に接続された上述の実施形態によるフューズ部品５７を含み、モータ２０には過電流保護がもたらされるようになる。幾つかの実施形態においては、図１２Ｂに示すように、フューズ部品５７は、速度調整用抵抗器５６の外側に配置することができる。他の実施形態においては、フューズ部品５７は、速度調整用抵抗器５６の内部にあり、同じハウジングを共有ことができる。例示の実施形態においては、モータ２０が低電流状態にあるときに、フューズ部品５７がモータ２０に過電流保護を提供する。モータ２０が高電流状態にあるときには、車両（図示せず）又は送風機組立体が一部として組み込まれた他のシステムのための全てのフューズ部品により過電流保護を提供することができる。従って、フューズ部品５７が抵抗器５５と共に用いられる実施形態においては、モータ２０は、それ自体が内蔵フューズ部品を有する必要がない。

上述の実施形態は、図示及び説明のためブラシ付きモータに向けられているが、フューズ部品を用いる様々な実施形態は、ブラシモータに限定されるものではなく、ブラシレスモータ、その他のあらゆるタイプの電動モータにも、或いは、２つの形態間でエネルギを変換するための回転装置にも適用することができる。加えて、様々な実施形態は、自動車用冷房装置に用いられるモータに限定されものではなく、むしろ電動モータが使用可能などのような装置にも適用可能である。

前述の説明において、様々な態様がその特定の実施形態を参照して説明されてきた。しかしながら、ここで説明されている様々な実施形態の精神及び目的の範囲から外れることなく、様々な修正及び変更が可能であることは明らかである。例えば、上述したシステム又はモジュールは、部品の典型的な配置に言及して説明されている。それにも拘らず、説明された部品の多くのうちの順序や空間的な関係は、ここで説明されている実施形態の範囲又は作動、或いは効果に影響を与えることなく変更可能である。加えて、典型的な特徴が示され、説明されてきたが、それらは請求の範囲、又は他の実施形態の範囲を限定することを意図しておらず、当業者にとって、ここで説明されている様々な実施形態の範囲から外れることなく、様々な変更や修正が可能であることは明らかである。明細書及び図面は、従って、限定的な意味ではなく、むしろ実例又は例示的なものとみなされるべきものである。説明された実施形態は、従って、代替的なもの、修正、及び均等物を含むことを意図するものである。

１０ 送風機
１２ 羽根車
１９ 軸受
２０ 電動モータ
２１ 固定子
２２、３９ 外殻
２３ 磁性部品
２４ 回転子
２５ 回転子軸
２６ 回転子コア
２７ 整流子
２８ 磁性部品
２９ 端部カバー
３０ 回路基板
３１ 第１表面
３２ 第２表面
３３ ブラシ
３４ ブラシホルダー
３５ インダクタ
３６、３８、５７、６０ フューズ部品
３７ 接続端子
４１ 螺旋部分
４２ 端子
４４ ワイヤループ
４５ 末端部品
４６ プラグ部分
４７ 端部
４９ 貫通穴
５５ 抵抗器
５６ 速度調整用抵抗器
５８ コネクタ

Claims (9)

1. 絶縁性材料により形成され、かつ２つの開口端部を有する外殻と、
   前記外殻内に収容された、複数の同軸ループ状に連続的に巻かれた単一のワイヤにより形成され、所定の閾値を超える電流が前記ワイヤに流れることに応じて破断されるように構成された螺旋体と、
   前記螺旋体と一体的に形成され前記螺旋体の両側から延びる２つの端子部と、
   前記外殻の前記２つの開口端部のそれぞれに嵌合される２つの末端部品と、
   を備え、前記端子部のそれぞれは前記末端部品を通って前記末端部品の外へ延び、電動モータへ直接接続されることを特徴とする電動モータ用フューズ部品。
2. 複数の同軸ループ状のワイヤが、ほぼ円形の断面を有することを特徴とする、請求項１に記載のフューズ部品。
3. 前記螺旋体が、内部螺旋部分及び外部螺旋部分を有することを特徴とする、請求項１に記載のフューズ部品。
4. 固定子と、
   前記固定子内で回転するように構成された回転子と、
   前記固定子に取り付けられた回路基板と、
   を備え、前記回路基板が、
   電流を前記回転子に伝達するように構成された回路と、
   前記回路と直列に接続された少なくとも１つのフューズ部品と、
   を含み、前記フューズ部品が、
   外殻内に収容された、複数の同軸ループ状に連続的に巻かれた単一のワイヤにより形成され、電流が所定閾値を超えたことに応じて前記回転子に流れる電流を遮断するよう構成された螺旋体と、
   前記螺旋体と一体的に形成され前記螺旋体の両側から延びる２つの端子部と、
   前記螺旋体を収容し、絶縁材料からなる前記外殻と、
   前記外殻の前記２つの開口端部のそれぞれに嵌合される２つの末端部品と、
   を備え、前記端子部のそれぞれは前記末端部品を通って前記末端部品の外へ延び、前記回路へ直接接続される、
   ことを特徴とする電動モータ。
5. 前記複数の同軸ワイヤループが、銅被覆アルミニウムワイヤを含むことを特徴とする、請求項４に記載の電動モータ。
6. 前記銅被覆アルミニウムワイヤにおける銅対アルミニウム比が、２０％から４０％であることを特徴とする、請求項５に記載の電動モータ。
7. 前記フューズ部品がフェライトコアをさらに含み、前記螺旋体が、フェライトコアの周りに巻かれていることを特徴とする、請求項４に記載の電動モータ。
8. 前記複数の末端部品が導電性であり、前記端子部に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項４に記載の電動モータ。
9. 前記複数の末端部品が電気絶縁性であることを特徴とする、請求項４に記載の電動モータ。

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